Russian Journal of Physical Chemistry ARussian Journal of Physical Chemistry AЖурнал физической химии0044-45373034-5537The Russian Academy of Sciences68528610.31857/S0044453725020228DCPHUFPHOTOCHEMISTRY, MAGNETOCHEMISTRY, MECHANOCHEMISTRYФОТОХИМИЯ, МАГНЕТОХИМИЯ, МЕХАНОХИМИЯResearch ArticlePhotocatalytic oxidation of oxalic acid by oxygen and ozone in aqueous solutionФотокаталитическое окисление щавелевой кислоты кислородом и озоном в водном раствореLevanovA. V.ЛевановА. В.
Russian Federation

Department of Chemistry

levanovav@my.msu.ruLapinaA. V.ЛапинаА. В.
Azerbaijan
levanovav@my.msu.ruIsaikinaO. Y.ИсайкинаО. Я.
Russian Federation

Department of Chemistry

levanovav@my.msu.ruM. V. Lomonosov Moscow State UniversityХимический факультет МГУ имени М. В. ЛомоносоваBranch of M. V. Lomonosov Moscow State University in BakuФилиал МГУ имени М. В. Ломоносова в г. Баку1502202599235136019062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0044-4537/article/view/685286

Experimental study of mineralization of oxalic acid Н2С2О4 and some other oxidation-resistant organic compounds in an aqueous solution under the action of oxygen, ozone, and ultraviolet radiation is performed. It is found that in acidic solutions Н2С2О4 is not oxidized under the action of ozone or UV-irradiation in the presence of oxygen; under simultaneous action of O3 + UV, oxidation with low rate is observed. The possibility of photocatalysis of mineralization process by ions Mn2+, MnO4–, Fe3+, Со2+, BrO3–, or IO3– is studied. Fe3+ ions are the most effective photocatalyst as there is a rather fast oxidation of oxalic acid to CO2 in their presence and under UV-irradiation both under the action of O3 and O2. The conditions of maximum ozone conversion at oxalic acid photomineralization are found. The possibility of oxidative destruction of more oxidation-resistant substrate - acetic acid - at ozonation and UV-irradiation of solutions with Fe(III) and Н2С2О4 additives is shown.

Выполнено экспериментальное исследование минерализации щавелевой кислоты Н2С2О4 и некоторых других устойчивых к окислению органических соединений в водном растворе под действием кислорода, озона и ультрафиолетового излучения. Обнаружено, что в кислых растворах Н2С2О4 не окисляется под действием озона или при УФ-облучении в присутствии кислорода; при одновременном воздействии О3 + УФ наблюдается окисление с малой скоростью. Изучена возможность фотокатализа процесса минерализации ионами Mn2+, MnO4–, Fe3+, Со2+, BrO3–, или IO3–. Наиболее эффективным фотокатализатором являются ионы Fe3+: в их присутствии и при УФ-облучении происходит достаточно быстрое окисление щавелевой кислоты до СО2 как под действием О3, так и О2. Найдены условия максимальной конверсии озона при фотоминерализации щавелевой кислоты. Показана возможность окислительной деструкции более устойчивого к окислению субстрата – уксусной кислоты – при озонировании и УФ-облучении растворов с добавками Fe(III) и Н2С2О4.

oxalic acidozoneUV irradiationphotocatalysismineralizationщавелевая кислотаозонУФ-облучениефотокатализминерализацияПравительство РФGovernment of RFBaird C., Cann M. Environmental Chemistry. 5 ed. New York: W.H. Freeman & Co., 2012.Beltran F.J. Ozone Reaction Kinetics for Water and Wastewater Systems. Boca Raton (Florida, USA): Lewis Publishers, CRC Press LLC, 2004.Lim S., Shi J.L., Von Gunten U., Mccurry D.L. // Water Res. 2022. V. 213. P. 118053.Marcì G., García-López E., Palmisano L. // J. Appl. Electrochem. 2008. V. 38. № 7. P. 1029.Bangun J., Adesina A.A. // Applied Catalysis A: General. 1998. V. 175. № 1. P. 221.Michael K.M., Rizvi G.H., Mathur J.N., Ramanujam A. // J. Radioanalyt. Nucl. Chem. 2000. V. 246. № 2. P. 355.Ganesh S., Desigan N., Chinnusamy A., Pandey N.K. // Ibid. 2021. V. 328. № 3. P. 857.Ананьев А.В., Тананаев И.Г., Шилов В.П. // Успехи химии. 2005. Т. 74. № 11. С. 1132. [Ananiev A.V., Tananaev I.G., Shilov V.P. // Russ. Chem. Rev. 2005. V. 74. № 11. P. 1039.]Von Sonntag C., Von Gunten U. Chemistry of Ozone in Water and Wastewater Treatment. From Basic Principles to Applications. London: IWA Publishing, 2012.Hoigné J., Bader H. // Water Res. 1983. V. 17. № 2. P. 185.Kuhn H.J., Braslavsky S.E., Schmidt R. // Pure Appl. Chem. 2004. V. 76. № 12. P. 2105.Parker C.A., Bowen E.J. // Proc. Roy. Soc. London A. 1953. V. 220. № 1140. P. 104.Hatchard C.G., Parker C.A., Bowen E.J. // Proc. Roy. Soc. London A. 1956. V. 235. № 1203. P. 518.Rabani J., Mamane H., Pousty D., Bolton J.R. // Photochem. Photobiol. 2021. V. 97. № 5. P. 873–902.Goldstein S., Rabani J. // J. Photochem. Photobiol. A. 2008. V. 193. № 1. P. 50.Леванов А.В., Исайкина О.Я., Грязнов Р.А. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 2. С. 203. [Levanov A.V., Isaikina O.Y., Gryaznov R.A. // Kinetics and Catalysis. 2022. V. 63. № 2. P. 180.]Леванов А.В., Исайкина О.Я., Гасанова Р.Б., Лунин В.В. // Журн. физ. химии. 2017. Т. 91. № 8. С. 1307. [Levanov A.V., Isaikina O.Y., Gasanova R.B., Lunin V.V. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2017. V. 91. № 8. P. 1427.]Леванов А.В., Кусков И.В., Зосимов А.В. и др. // Журн. аналит. химии. 2003. Т. 58. № 5. С. 496. [Levanov A.V., Kuskov I.V., Zosimov A.V. et al. // J. Anal. Chem. 2003. V. 58. № 5. P. 439.]Леванов А.В., Исайкина О.Я., Харланов А.Н. // Журн. физ. химии. 2020. Т. 94. № 11. С. 1616. [Levanov A.V., Isaikina O.Y., Kharlanov A.N. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2020. V. 94. № 11. P. 2219.]Mao S., Chen Z., An X., Shen W. // J. Phys. Chem. A. 2011. V. 115. № 22. P. 5560.Wayne R.P. // Atmospheric Environment. 1987. V. 21. № 8. P. 1683.Bauer D., D’ottone L., Hynes A.J. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2000. V. 2. № 7. P. 1421.Smith G.D., Molina L.T., Molina M.J. // J. Phys. Chem. A. 2000. V. 104. № 39. P. 8916.Taniguchi N., Takahashi K., Matsumi Y. // Ibid. 2000. V. 104. № 39. P. 8936.Wilkinson F., Helman W.P., Ross A.B. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1995. V. 24. № 2. P. 663.Biedenkapp D., Hartshorn L.G., Bair E.J. // Chem. Phys. Lett. 1970. V. 5. № 6. P. 379.Reisz E., Schmidt W., Schuchmann H.P., Von Sonntag C. // Env. Sci. Tech. 2003. V. 37. № 9. P. 1941.Sehested K., Getoff N., Schwoerer F. et al. // J. Phys. Chem. 1971. V. 75. № 6. P. 749.Ершов Б.Г., Яната Э., Алам М.С., Гордеев А.В. // Изв. Академии наук. Сер. химическая. 2008. № 6. С. 1165. [Ershov B.G., Janata E., Alam M.S., Gordeev A.V. // Russ. Chem. Bull. 2008. V. 57. № 6. P. 1187.]Ершов Б.Г., Яната Э., Алам М.С., Гордеев А.В. // Химия высоких энергий. 2008. Т. 42. № 1. С. 5. [Ershov B.G., Janata E., Alam M.S., Gordeev A.V. // High Energy Chem. 2008. V. 42. № 1. P. 1.]Zuo Y., Hoigne J. // Env. Sci. Tech. 1992. V. 26. № 5. P. 1014.Zuo Y., Hoigné J. // Atmospheric Environment. 1994. V. 28. № 7. P. 1231.Martell A.E., Smith R.M. Critical Stability Constants. V. 5. First Supplement. New York: Plenum Press, 1982.Pilz F.H., Lindner J., Vöhringer P. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. № 43. P. 23803.Pozdnyakov I.P., Kel O.V., Plyusnin V.F. et al. // J. Phys. Chem. A. 2008. V. 112. № 36. P. 8316.